Автотрофи і гетеротрофи - це рослини і тварини з різними способами харчування. Автотрофи люблять органічні речовини і виробляють їх самі: користуючись сонячною та хімічною енергією, вони беруть вуглевод з вуглекислого газу, а потім утворюють органічні речовини. А гетеротрофи органіку робити не можуть, вони люблять готові з 'єднання тваринного або рослинного походження.
Щоб зрозуміти роль автотрофів і гетеротрофів, потрібно зрозуміти, що вони таке, що таке екосистема, як там розподілена енергія, і чому важливі харчові ланцюжки.
Автотрофи і гетеротрофи
Автотрофи - це бактерії (не всі) і всі зелені рослини: від одноклітинних водоростей і до вищих рослин. Вищі рослини - мхи, трава, квіти та дерева. Щоб харчуватися їм потрібне сонячне світло і бактерії двох видів: фотосинтезуючі і ті, що користуються хімічною енергією для засвоєння вуглекислого газу. Такий спосіб харчування називається фотосинтезом.
Але не всі автотрофи використовують фотосинтез. Є організми, які харчуються за допомогою хемосинтезу: бактерії, які отримують вуглекислий газ через хімічну енергію. Наприклад, нітрифікуючі і залізобактерії. Перші окисляють аміак до азотної кислоти, а другі окисляють закисні солі заліза до окисних. Є ще й сіробактерії - вони окисляють сірководень до сірчаної кислоти.
Третій вид автотрофів робить органіку з неорганіки - такі організми називаються продуцентами.
Гетеротрофи - всі тварини, крім одноклітинної евглени зеленої. Евглена зелена - це еукаріотичний організм, який не відноситься ні до тварин, ні до грибів, ні до рослин. А за типом харчування вона міксотроф: може харчуватися як автотроф і як гетеротроф.
Серед рослин теж є міксотрофи:
- венерина мухоловка;
- раффлезія;
- росянка;
- бульбашечка.
Є такі гетеротрофи, які беруть вуглець з мертвої органіки або з живих тіл інших організмів. Перші називаються сапрофітами, другі - паразитами. Є гриби сапрофіти, що поїдають мертві органічні останки, розкладаючи їх. До цих грибів належать плісняві та капелюшні. Плісняві сапрофіти - мукор, пеніцилл або аспергілл, а капелюшні - шампіньйон, навізник або дощовик.
Приклад грибів паразитів:
- трутовик;
- спорынья;
- фітофтора;
- головня.
Пристрій екосистем
Екосистема - це взаємодія живих організмів і умов середовища. Приклади таких екосистем: мурашник, лісова галявина, ферма, навіть кабіна космічного корабля або вся планета Земля.
Екологи використовують термін "біогеоценоз" - це варіант екосистеми, що описує взаємозв 'язок мікроорганізмів, рослин, ґрунту і тварин на однорідній ділянці суші.
Чітких кордонів між екосистемами або біогеоценозами немає. Одна екосистема може поступово переходити в іншу, а великі екосистеми складаються і маленьких. Те ж стосується і біогеоценозів. І чим менше екосистема або біогеоценоз, тим тісніше взаємодіють організми, які входять до їх складу.
Приклад - мурашник. Там обов 'язки розподілені ясно: є мисливці, охоронці та будівельники. Мурашник - частина лісового біогеоценозу, який - частина ландшафту.
Інший приклад - ліс. Тут екосистема складніша, тому що в лісі живе багато видів тварин, рослин, бактерій і грибів. Між ними немає такого тісного зв 'язку, як у мурашок у мурашнику, а багато тварин і зовсім з часом залишають ліс.
Ландшафти - екосистема ще складніша: біогеоценози в них пов 'язує загальний клімат, будову території і те, що тварини і рослини розселяються на ній. Організми тут пов 'язані тільки змінами газового складу атмосфери і хімічного складу води. А всі екосистеми Землі пов 'язані атмосферою і Світовим океаном в біосферу.
Будь-яка екосистема складається з живих організмів, неживого фактора (вода, повітря) і мертвої органіки - детриту. А харчовий зв 'язок організмів регулює енергетику всієї екосистеми в цілому.
Енергія в екосистемах
Будь-яка екосистема живе за рахунок розподілу енергії. Це складний баланс, якщо в ньому будуть серйозні порушення, екосистема загине. А розподіляється енергія так:
- зелені рослини отримують її від сонця, накопичують в органіці, а потім частину витрачають на дихання, а частину коплять у вигляді біомаси;
- частина біомаси з 'їдають травоїдні тварини, енергія переходить до них;
- хижаки з 'їдають травоїдних тварин, і теж отримують свою частку енергії.
Енергія, яку з їжею отримали тварини, йде на процеси в клітинах і виходить з продуктами життєдіяльності. Та частина біомаси рослин, яку не з 'їли тварини, відмирає, а накопичена в ній енергія йде в грунт, як детрит.
Детрит їдять редуценти - організми, які харчуються мертвою органікою. З їжею вони теж отримують енергію: частина її копиться в їх біомасі, а частина - розсіюється при диханні. Коли редуценти помирають і розкладаються, з них будуються органічні речовини ґрунту. У цих речовинах копиться енергія, яку вони взяли від мертвих редуцентів, а витратять на руйнування мінеральних сполук.
Енергія копиться на рівні рослин, йде через тварин і редуценти, потрапляє в грунт і розсіюється, коли руйнує різні ґрунтові сполуки. І такий же потік енергії проходить через будь-яку екосистему.
Харчові ланцюжки
Харчовий ланцюжок - це перенесення енергії від її джерела, рослин, до ґрунту через живі організми.
Харчові ланцюжки бувають двох видів: пасовищна і детритна. Пасовищна починається з рослин, йде до травоїдних тварин, а від них - до хижаків. Детритна бере початок від рослинних і тварин залишків, переходить до мікроорганізмів, а потім до тварин, які харчуються детритом, і хижаків, які цих тварин їдять.
Харчові ланцюжки на суші складаються з 3-5 ланок:
- вівця їсть траву, людина їсть вівцю - 3 ланки;
- коваль їсть траву, ящірка їсть ковальця, яструб їсть ящірку - 4 ланки;
- коваль їсть траву, жаба - ковальця, змія їсть жабу, орел їсть змію - 5 ланок.
На суші через харчові ланцюжки велика частина енергії, зібрана в біомасі, йде в детритні ланцюги. У водних екосистемах ситуація трохи інша: більше біомаси йде за першим типом харчових ланцюжків, а не за другим.
Харчові ланцюжки утворюють харчову мережу: кожен член одного харчового ланцюжка водночас є членом іншого. І якщо зруйнувати будь-яку ланку харчової мережі, то екосистема може серйозно постраждати.
У харчових мереж є структура, яка відображає число і розмір живих організмів на кожному рівні харчового ланцюга. Від одного харчового рівня до іншого кількість організмів зменшується, а їх розмір збільшується. Це називається екологічною пірамідою, в основі якої багато маленьких організмів, а на вершині - мало великих.
Енергія в екологічній піраміді розподіляється так, що на наступний рівень доходить тільки близько 10%. Тому кількість організмів з кожним рівнем зменшується, а кількість ланок харчового ланцюжка обмежена.
Таким чином, зрозуміло, що енергія та поживні речовини в будь-якій екосистемі циркулюють, і це підтримує в ній життя. Циркуляція енергії та поживних речовин можлива, тому що:
- Автотрофи коплять енергію, яку отримали від Сонця, і створюють органіку зі спожитого вуглекислого газу та елементів мінерального живлення.
- Ця органіка і накопичена енергія - їжа для гетеротрофів, які, руйнуючи органічні речовини, беруть для себе енергію і звільняють елементи живлення для автотрофів.
І вони не тільки підтримують один одного, а й дають можливість жити екосистемі: автотрофи створюють енергію, а гетеротрофи доставляють цю енергію туди, де вона найбільше необхідна. У цьому і є їхня роль.